JPH0285477A - Vibration suppressing method - Google Patents

Vibration suppressing method

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JPH0285477A
JPH0285477A JP23367788A JP23367788A JPH0285477A JP H0285477 A JPH0285477 A JP H0285477A JP 23367788 A JP23367788 A JP 23367788A JP 23367788 A JP23367788 A JP 23367788A JP H0285477 A JPH0285477 A JP H0285477A
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哲夫 鈴木
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関 松太郎
Mitsuru Kageyama
満 蔭山
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Abstract

PURPOSE:To improve the vibration suppressing effect by previously detecting the earth moving acceleration speed of a ground and controlling the vibration suppressing force of an actuator on the basis of the earth moving acceleration speed. CONSTITUTION:When a detection signal supplied from the first sensor 10 is inputted by a control means 13, the vibration suppressing force of an actuator 9 is feed/forward-controlled on the basis of the signal, and when a detection signal is inputted from the second sensor 11, the vibration suppressing force of the actuator 9 is feedback-controlled on the basis of the signal. The vibration suppressing force of the above-described actuator is controlled by the equation P=my'' (p: vibration suppressing force of actuator, m: mass which is characteristic for the vibration system including structure, y'': earth moving acceleration speed).

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、長周期化された構造物若しくは被支承床をア
クチュエータから加えられる制振力で制振するに際して
、構造物等に人力される地動加速度をTめ検出しまたは
地震入力並びにアクチュエータからの制振力の作用によ
り構造物等に実際に加わっている力及びそれに基づく構
造物等の応答量を検出して、これら検出諸量に基づいて
アクチュエータを制御するようにした制振方法に関する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides a method for damping a long-period structure or a supported floor using a damping force applied from an actuator. Detect the ground motion acceleration, or detect the force actually applied to the structure due to the earthquake input and the damping force from the actuator, and the response amount of the structure based on it, and based on these detected quantities. The present invention relates to a vibration damping method in which an actuator is controlled by

(従来の技術) 地震動等に対して構造物の揺れを規制するための制振手
法としては、様々なものが案出されている。ここに、ア
クチュエータなどの動力源が有する制振力によって構造
物の揺れを抑制する方法が知られており、この方法の一
般的な適用例は第8図に示すように、構造物固有の振動
モードの腹となる構造物すの頂部または中間階にアクチ
ュエータaが設備されて当該位置でセンサCからの検出
信号に基づいて制振制御を施すように構成されている。
(Prior Art) Various vibration damping methods have been devised for regulating the shaking of structures due to earthquake motions and the like. There is a known method of suppressing the vibration of a structure by using the damping force of a power source such as an actuator, and a general application example of this method is shown in Figure 8, which suppresses the vibration inherent in a structure. An actuator a is installed at the top of the structure or an intermediate floor, which is the antinode of the mode, and is configured to perform vibration damping control based on the detection signal from the sensor C at that position.

このアクチュエータaは、構造物すに固定された固定ブ
ロックdと付加振動体eとの間に設けられ、構造物すの
揺れにより慣性で振れる付加振動体eに反力をとって構
造物すに制振力を加えるようになっている。このような
構成は、構造物すへ入力すべき制振力が比較的小さくて
済むので好ましいが、反面構造物すが高層である等構造
物す自体が長周期性を備えている必要があると共に、振
動抑制効果としても充分なものが得られないという欠点
かある。また構造物す内に制振機構が設備されるため、
その延べ床面積を減少させることともなる。
This actuator a is installed between a fixed block d fixed to the structure and an additional vibrating body e, and acts as a reaction force on the additional vibrating body e, which swings due to inertia due to the shaking of the structure. It is designed to add damping force. Such a configuration is preferable because the damping force that should be input to the structure is relatively small, but on the other hand, it is necessary that the structure itself has a long periodicity, such as because the structure is a high-rise structure. At the same time, there is also the drawback that a sufficient vibration suppression effect cannot be obtained. In addition, since a vibration damping mechanism is installed inside the structure,
It also reduces the total floor area.

このような実情を考慮してアクチュエータを構造物の頂
部や中間階以外の場所にも設置することを可能とし且つ
また通常長周期性を有しない5〜20階程度の中・低層
構造物をも制振制御の対象構造物とすることができるよ
うに、地盤上に積層ゴム等でなるアイソレータやローラ
等で構成した滑り支承材などの長周期化手段を介して構
造物を免振支持するようにした免振構造物が開発されて
いる。この免振構造物では、構造物の直下に介装される
長周期化手段により構造物固有の振動モードの腹を構造
物の下層部分に得ることができ、従って中・低層構造物
をも長周期化することができると共に、この下層位置に
おいて構造物とその外部の地盤との間にアクチュエータ
を設けることができる(日本建築学会論文報告集、第1
03号(昭和39年10J’l) p、118等がある
)。
Taking these circumstances into consideration, we have made it possible to install actuators at locations other than the tops of structures and intermediate floors, and we have also made it possible to install actuators in locations other than the tops of structures and intermediate floors, and also to accommodate medium- to low-rise structures of 5 to 20 floors, which usually do not have long periodicity. In order to make the structure subject to vibration damping control, the structure is supported with vibration isolation through long-period means such as an isolator made of laminated rubber on the ground or a sliding support material made of rollers, etc. Seismic isolation structures have been developed. In this vibration-isolated structure, the antinode of the vibration mode unique to the structure can be obtained in the lower part of the structure by means of lengthening the period which is inserted directly under the structure, and therefore the middle and low-rise structures can also be lengthened. It is possible to periodize the structure and provide an actuator between the structure and the external ground at this lower level position (Proceedings of the Architectural Institute of Japan, Vol. 1).
No. 03 (1966 10J'l) p, 118, etc.).

(発明が解決しようとする課題) ところで、上述したような免振構造物に対して好ましい
割振効果を発揮させるにあたっては、アクチュエータの
発生する制振力の適切な制御が重要であり、このアクチ
ュエータの最適な制御方法の案出が望まれている。また
上述の免振構造を構造物内の特定の床構造に適用して割
振することも考えられ、その場合のアクチュエータの制
御も重要である。
(Problem to be Solved by the Invention) By the way, in order to exert a preferable vibration allocation effect on the above-mentioned vibration isolation structure, it is important to appropriately control the vibration damping force generated by the actuator. It is desired to devise an optimal control method. It is also conceivable to apply the vibration isolation structure described above to a specific floor structure within a structure to allocate the vibration, and control of the actuator in that case is also important.

本発明の目的は、長周期性を有する免振構造物をアクチ
ュエータから加えられる制振力て制振するに際し、好適
な制振制御方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a suitable vibration damping control method when damping a vibration isolation structure having a long periodicity using a damping force applied from an actuator.

(課題を解決するための手段と作用) 本発明は、地盤上に長周期化手段を介して免振支持され
た構造物を、アクチュエータが発生する制振力で制振す
るに際して、地盤の地動加速度を予め検出し、地動加速
度により下式によってアクチュエータの制振力をフィー
ドフォワード制御するようになっている。
(Means and Effects for Solving the Problems) The present invention provides a method for damping the ground motion of the ground when damping a structure that is vibration-isolated and supported on the ground via a long period lengthening means with a damping force generated by an actuator. Acceleration is detected in advance, and the damping force of the actuator is controlled in feedforward according to the following formula based on ground motion acceleration.

P=mi7 P:アクチュエータの制振力 m:構造物を含む振動系固有の質量 ジ:地動加速度 また本発明は、地盤上に長周期化手段を介して免振支持
された構造物を、アクチュエータが発生する制振力で制
振するに際して、地震入力並びにアクチュエータからの
制振力の作用により構造物に実際に加わっている力及び
それに基づく構造物の応答量を検出し、これら諸検出値
により下式によってアクチュエータの制振力をフィート
ノく・ツク制御するようになっている。
P=mi7 P: Vibration damping force of the actuator m: Mass inherent to the vibration system including the structure D: Ground acceleration When damping with the damping force generated by the actuator, the force actually applied to the structure due to the earthquake input and the action of the damping force from the actuator and the response amount of the structure based on it are detected, and based on these detected values, The damping force of the actuator is controlled by the following formula.

式 %式%) P:アクチュエータの制振力 F:構造物に実際に加わっている力 m:構造物を含む振動系固有の質量 C:構造物を含む振動系固有の減衰係数に=構造物を含
む振動系固有の剛性 父:構造物の地盤に対する応答速度 X:構造物の地盤に対する応答速度 X:構造物の地盤に対する応答変位 また本発明は、構造物の床部分を構成し構造物と共に振
動する構造床上に長周期化手段を介して免振支持された
被支承床を、アクチュエータが発生する制振力で制振す
るに際して、構造床の応答加速度を予め検出し、応答加
速度により下式によってアクチュエータの制振力をフィ
ードフォワード制御するようになっている。
(Formula %Formula %) P: Damping force of actuator F: Force actually applied to the structure m: Mass specific to the vibration system including the structure C: Damping coefficient specific to the vibration system including the structure = structure Rigidity inherent in the vibration system including: Response speed of the structure to the ground X: Response speed of the structure to the ground When damping the supported floor, which is vibration-isolated and supported on a vibrating structural floor via a long-period means, with the damping force generated by the actuator, the response acceleration of the structural floor is detected in advance, and the response acceleration is calculated using the following formula. The damping force of the actuator is controlled in a feedforward manner.

式 P:アクチュエータの制振力 m:被支承床を含む振動系固有の質量 y:構造床の応答加速度 また本発明は、構造物の床部分を構成し構造物と共に振
動する構造床上に長周期化手段を介して免振支持された
被支承床を、アクチュエータが発生する制振力で制振す
るに際して、地震入力並びにアクチュエータからの制振
力の作用により被支承床に実際に加わっている力及びそ
れに基づく被支承床の応答量を検出し、これら諸検出値
により下式によってアクチュエータの制振力をフィード
バック制御するようになっている。
Equation P: Vibration damping force of the actuator m: Mass inherent to the vibration system including the supported floor y: Response acceleration of the structural floor Furthermore, the present invention applies long-period When damping a supported floor supported with vibration isolation through a damping means with a damping force generated by an actuator, the force actually applied to the supported floor due to the earthquake input and the action of the damping force from the actuator. and the response amount of the supported floor based on the detected values, and based on these detected values, the damping force of the actuator is feedback-controlled by the following formula.

式 %式%) P、アクチュエータの制振力 F:被支承床に実際に加わっている力 m:被支承床を含む振動系固有の質量 C:被支承床を含む振動系固有の減衰係数に:被支承床
を含む振動系固有の剛性 〈:被支承床の構造床に対する応答加速度X:被支承床
の構造床に対する応答速度X:被支承床の構造床に対す
る応答変位そして、上式のようにアクチュエータの制振
力を制御することにより、構造物若しくは被支承床の制
振制御を行なうようになっている。
(Formula %Formula %) P, Damping force of actuator F: Force actually applied to the supported floor m: Mass specific to the vibration system including the supported floor C: Damping coefficient specific to the vibration system including the supported floor : Specific stiffness of the vibration system including the supported floor < : Response acceleration of the supported floor to the structural floor X : Response speed of the supported floor to the structural floor X : Response displacement of the supported floor to the structural floor By controlling the damping force of the actuator, damping control of the structure or the supported floor is performed.

(実施例) 以下に、本発明の好適実施例を添付図面に従って詳述す
る。
(Example) Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

本発明は、地震動などの外乱または構造物自体の振動を
検出するセンサを有し、その信号を制振のための制御信
号として用い、外部より制振力を与えることによって免
振支持により長周期化された構造物の地震などによる揺
れを積極的に低減する制振方法を提供する。第1図には
、本発明の制振方法の実施に採用される装置の概念が示
されており、本装置は主に地動または構造物の揺れの状
態を検出する計測システム(センサ)1と、計測システ
ム1で計測された計測値をデータとしてこれらを処理す
る制御システム(制御手段)2と、制御システム2から
の制御信号に従って構造物3に制振力を加える動力駆動
システム(アクチュエータ)4とから構成される。
The present invention has a sensor that detects disturbances such as earthquake motion or vibrations of the structure itself, uses the signal as a control signal for vibration damping, and applies vibration damping force from the outside to provide long-term vibration isolation support. The present invention provides a vibration damping method that actively reduces the shaking caused by earthquakes, etc., of built-in structures. FIG. 1 shows the concept of a device adopted to implement the vibration damping method of the present invention, and this device mainly includes a measurement system (sensor) 1 that detects ground motion or shaking of structures. , a control system (control means) 2 that processes the measurement values measured by the measurement system 1 as data, and a power drive system (actuator) 4 that applies a damping force to the structure 3 according to a control signal from the control system 2. It consists of

構造物3を制振する場合の具体的構成例を説明すると第
2図に示すように、四部5が区画形成された地盤6上に
は、その四部5内に長周期化手段7を介して構造物3が
建設され、この構造物3は長周期化手段7によって長周
期化されて構成される。本実施例にあっては長周期化手
段7として、適当な高さを有し且つ凹部5内に間隔を隔
てて配設された複数の積層ゴムが例示されている。なお
、長周期化手段7としては、積層ゴムに限らず、滑り支
承材、ベアリング、ソフトストリー、磁気浮上手段など
を採用してもよい。また本実施例にあっては、構造物3
と地盤6との間に長周期化手段7と並列にダンパ8が配
設されており、このダンパ8によって相当の振動減衰効
果が得られるようになっている。
To explain a specific example of the structure when damping the structure 3, as shown in FIG. A structure 3 is constructed, and the period of this structure 3 is lengthened by the lengthening means 7. In this embodiment, as the period lengthening means 7, a plurality of laminated rubbers having an appropriate height and arranged at intervals within the recess 5 are illustrated. Note that the period lengthening means 7 is not limited to laminated rubber, but may also be a sliding support material, a bearing, a soft story, a magnetic levitation means, or the like. In addition, in this embodiment, the structure 3
A damper 8 is disposed in parallel with the period lengthening means 7 between the ground 6 and the ground 6, and this damper 8 can provide a considerable vibration damping effect.

このように構成された構造物3と地盤6との間には、地
震時における地動方向に伸縮駆動されて構造物3に制振
力を入力する動力駆動システム4としての油圧シリンダ
などのアクチュエータ9が設けられる。具体的にはアク
チュエータ9は、四部5の垂直壁5aとこれに相対向す
る構造物3の下層部分との間に、地震の横揺れ方向に沿
ってはぼ水平に設けられる。またこのアクチュエータ9
は、構造物3の周囲に間隔を隔てて複数配設され、様々
な方向性の地震に対応できるようになっている。
Between the structure 3 configured in this way and the ground 6, there is an actuator 9 such as a hydraulic cylinder as a power drive system 4 that is driven to expand and contract in the direction of ground motion during an earthquake and inputs a damping force to the structure 3. is provided. Specifically, the actuator 9 is provided approximately horizontally along the lateral shaking direction of the earthquake between the vertical wall 5a of the four parts 5 and the lower part of the structure 3 facing the vertical wall 5a. Also, this actuator 9
are arranged around the structure 3 at intervals so as to be able to cope with earthquakes of various directions.

他方計測システム1としては、地盤6側に地震時の地動
(地盤の地動加速度)を予め検出する第1のセンサ10
が設置される場合と、構造物3内に地震入力並びにアク
チュエータ9からの制振力の作用により構造物3に実際
に加わっている力及びそれに基づく構造物3の応答量を
検出する第2のセンサ11が設置される場合とかある。
On the other hand, the measurement system 1 includes a first sensor 10 on the ground 6 side that detects ground motion (ground motion acceleration of the ground) during an earthquake in advance.
is installed, and a second method that detects the force actually applied to the structure 3 due to earthquake input and the action of damping force from the actuator 9 and the response amount of the structure 3 based on the force. In some cases, a sensor 11 is installed.

特に、第1のセンサ10を設置する場合には検出される
検出信号は、後述するフィードフォワード制御に利用さ
れる。他方第2のセンサ11を設置する場合には検出さ
れる検出信号は、後述するフィードバック制御に利用さ
れる。そしてこれらセンサ10.11には、検出信号を
増幅するための増幅器12を介して制御システムまたる
コンピュータなどの制御手段13が接続される。この制
御手段13はアクチュエータ9に接続され、各センサ1
0゜11からの検出信号に応じてアクチュエータ9の制
振力を制御する機能を有する。詳しくは制御手段13は
、第1のセンサ10から検出信号が入力される場合には
その信号に基づいてアクチュエータ9の制振力をフィー
ドフォワード制御するようになっており、他方第2のセ
ンサ11から検出信号が人力される場合にはその信号に
基づいてアクチュエータ9の制振力をフィードバック制
御するようになっている。第4図及び第5図にはそれぞ
れ本発明の制振方法に対応させたフィードフォワード制
御方式並びにフィードバック制御方式の回路構成か示さ
れており、フィードフォワード方式では、構造物3に入
力される地震振動を第1のセンサ]0で予め検出してこ
れを制御手段13に入力し、アクチュエータ9を作動し
てこの制振力を構造物3に加えるようになっている。こ
の制御は、制振対象である構造物3の振動特性を制御回
路に組込んだ予測制御となる。他方フィードバック方式
では、地震入力に対して制振力が加えられた結果の構造
物3の応答を第2のセンサ11で検出し、その検出値を
制御手段13に戻して次のアクチュエータ9の作動に利
用するようになっており、構造物3の振動特性を制御回
路に事前に正確に組込む必要がなく、構造物3の非線形
性に対しても追従させることができるものである。また
、風など構造物3の上方に加振力が加わるような場合に
も有効に機能する。なお、増幅器12並びに制御手段1
3の設置位置は、図示のように構造物3内であっても、
地盤6側であっても良い。
In particular, when the first sensor 10 is installed, the detected detection signal is used for feedforward control, which will be described later. On the other hand, when the second sensor 11 is installed, the detected detection signal is used for feedback control to be described later. A control system or control means 13 such as a computer is connected to these sensors 10, 11 via an amplifier 12 for amplifying the detection signal. This control means 13 is connected to the actuator 9 and each sensor 1
It has a function of controlling the damping force of the actuator 9 according to the detection signal from 0°11. Specifically, when a detection signal is input from the first sensor 10, the control means 13 performs feedforward control of the damping force of the actuator 9 based on the signal; When the detection signal is input manually, the damping force of the actuator 9 is feedback-controlled based on the signal. 4 and 5 respectively show the circuit configurations of a feedforward control method and a feedback control method corresponding to the vibration damping method of the present invention. Vibration is detected in advance by a first sensor ] 0 and inputted to the control means 13 , and the actuator 9 is actuated to apply this damping force to the structure 3 . This control is predictive control that incorporates the vibration characteristics of the structure 3, which is the damping target, into the control circuit. On the other hand, in the feedback method, the second sensor 11 detects the response of the structure 3 as a result of damping force being applied to the earthquake input, and the detected value is returned to the control means 13 to control the next actuator 9 operation. There is no need to accurately incorporate the vibration characteristics of the structure 3 into the control circuit in advance, and the nonlinearity of the structure 3 can also be followed. It also functions effectively when an excitation force is applied above the structure 3, such as in the wind. Note that the amplifier 12 and the control means 1
Even if the installation position of 3 is inside the structure 3 as shown in the figure,
It may be on the ground 6 side.

次に、上述の免振構造を構造物3内の特定の床構造に適
用して制振する場合の具体的構成例を説明する。第3図
に示すように、構造物3の各階を区画する床部分を構成
し地震時などに構造物3と共に振動する構造床14上に
は、長周期化手段7を介して被支承床15をが載置され
、この被支承床15は長周期化手段7によって長周期化
されて構成される。本実施例にあっては長周期化手段7
として、適当な高さを有し且つ構造床14上に間隔を隔
てて配設された複数の積層ゴムが例示されている。この
被支承床15上には、振動の影響を嫌う電算機などの精
密機器16が搭載される。
Next, a specific example of a configuration in which vibration is damped by applying the above-described vibration isolation structure to a specific floor structure within the structure 3 will be described. As shown in FIG. 3, on the structural floor 14, which constitutes the floor portion that partitions each floor of the structure 3 and which vibrates together with the structure 3 during an earthquake, a supported floor 15 This supported bed 15 is configured to have a long period by the period lengthening means 7. In this embodiment, the period lengthening means 7
, a plurality of laminated rubbers having an appropriate height and disposed at intervals on the structural floor 14 are illustrated. Precision equipment 16, such as a computer, is mounted on this supported floor 15, which is not affected by vibrations.

このように構成される被支承床15と構造物3との間に
は、地震時における地動方向に伸縮駆動されて被支承床
15に制振力を入力する動力駆動システム4としてアク
チュエータ9が設けられる。
An actuator 9 is provided between the supported floor 15 and the structure 3 configured in this manner as a power drive system 4 that is driven to expand and contract in the direction of ground motion during an earthquake and inputs a damping force to the supported floor 15. It will be done.

具体的にはアクチュエータ9は、構造物3の垂直壁3a
とこれに相対向する被支承床15の端面15aとの間に
、地震の横揺れ方向に沿ってほぼ水平に設けられる。ま
たこのアクチュエータ9は、被支承床15の周囲に間隔
を隔てて複数配設され、様々な方向性の地震に対応でき
るようになっている。
Specifically, the actuator 9 acts on the vertical wall 3a of the structure 3.
and the end face 15a of the supported floor 15 facing oppositely thereto, provided substantially horizontally along the lateral shaking direction of the earthquake. Further, a plurality of actuators 9 are arranged at intervals around the supported floor 15 so as to be able to respond to earthquakes of various directions.

他方計測システム1としては、被支承床15が設置され
ている構造床14上に地震時の振動(構造床14の応答
加速度)を予め検出する第1のセンサ10が設置される
場合と、構造物3内の被支承床15上に地震入力並びに
アクチュエータ9からの制振力の作用により被支承床1
5に実際に加わっている力及びそれに基づく被支承床1
5の応答量を検出する第2のセンサ11が設置される場
合とがある。これらセンサ10,11は、上述の構造物
3全体の制振の場合と同様に、第1のセンサ10はフィ
ードフォワード制御に、また第2のセンサ11はフィー
ドバック制御に利用される。
On the other hand, as the measurement system 1, there is a case in which the first sensor 10 is installed on the structural floor 14 on which the supported floor 15 is installed, and a case in which the first sensor 10 for detecting vibrations during an earthquake (response acceleration of the structural floor 14) is installed in advance; The supported floor 1 in the object 3 is affected by the earthquake input and the damping force from the actuator 9.
The force actually applied to 5 and the supported floor 1 based on it
In some cases, a second sensor 11 that detects the response amount of 5 is installed. These sensors 10 and 11 are used for the first sensor 10 for feedforward control and the second sensor 11 for feedback control, as in the case of damping the entire structure 3 described above.

そしてこれらセンサ10,11には、検出信号を増幅す
るための増幅器]2を介して制御システムまたるコンピ
ュータなどの制御手段13が接続され、またこの制御手
段13にはアクチュエータ9が接続されて、各センサ1
0,11からの検出信号に応じてアクチュエータ9の制
振力を制御するようになっている。なお、増幅器12並
びに制御手段13の設置位置は上述と同様、構造物3内
であっても、地盤6側であっても良い。
A control means 13 such as a control system or a computer is connected to these sensors 10 and 11 via an amplifier 2 for amplifying the detection signal, and an actuator 9 is connected to the control means 13. Each sensor 1
The damping force of the actuator 9 is controlled according to the detection signals from 0 and 11. Note that the amplifier 12 and the control means 13 may be installed in the structure 3 or on the ground 6 side, as described above.

次に制振制御の手法について、構造物3全体の制振の場
合を例に説明する。これは、被支承床15の場合も同様
である。
Next, a vibration damping control method will be described using an example of damping the entire structure 3. This also applies to the supported floor 15.

長周期化手段7によって支持された構造物3にアクチュ
エータ9の制振力を作用させることによって、地震時の
地動による構造物3の揺れを抑制する場合の基本的な振
動方程式は、次のように表現される。
The basic vibration equation for suppressing the shaking of the structure 3 due to ground motion during an earthquake by applying the damping force of the actuator 9 to the structure 3 supported by the long period lengthening means 7 is as follows. is expressed in

m 父+ c X+ k x = −m 3;+ P 
     ・= (1)m:構造物3を含む振動系固有
の質量 C:構造物3を含む振動系固有の減衰係数に:構造物3
を含む振動系固有の剛性 父:構造物3の地盤6に対する応答速度X:構造物3の
地盤6に対する応答速度X:構造物3の地盤6に対する
応答変位ジ:地動加速度 P:アクチュエータ9の制振力 この(1)式は、地盤6に対する構造物3の振動状態を
表記したものである。そしてこのように表現された(1
)式は、左辺が上述の構造物3の相対系(地盤6と構造
物3との相対関係)での振動特性を、右辺が地盤6の振
動(地動加速度ジ)並びにアクチュエータ9の制振力P
を含む外力の内容となっている。この右辺の表示から理
解されるように、構造物3を制振するにあたっては地動
との関係でアクチュエータ9の制御を行なえば良く、こ
れは上述のフィードフォワード制御方式に対する制御式
となっている。そして右辺の内容すなわち外力の項が0
となれば、左辺=0となって地盤6との関係において構
造物3の相対応答が0となる制振、すなわち第6図に示
すように地盤6がいかなる変位を生じても、構造物3は
地盤6と共に移動して地盤6に対して相対変位がない若
しくは相対変位を小さくできる制振効果が得られること
になる。換言すれば、第7図に示した伝達率と振動数と
の関係を示すグラフにおいて、通常の振動状態(図中、
A)と異なり、地震のいかなる振動数成分に対しても伝
達率か1となる制振効果を得ることができる(図中、B
)。
m father + c X+ k x = -m 3; + P
・= (1) m: Mass specific to the vibration system including structure 3 C: Damping coefficient specific to the vibration system including structure 3: Structure 3
Rigidity inherent in the vibration system including: Response speed of the structure 3 to the ground 6 X: Response speed of the structure 3 to the ground 6 Vibration force This equation (1) describes the vibration state of the structure 3 with respect to the ground 6. And it was expressed like this (1
) formula, the left side represents the vibration characteristics in the relative system of the structure 3 mentioned above (the relative relationship between the ground 6 and the structure 3), and the right side represents the vibration of the ground 6 (ground acceleration) and the damping force of the actuator 9. P
The contents of external forces include As can be understood from the display on the right side, in damping the structure 3, the actuator 9 may be controlled in relation to the ground motion, and this is a control formula for the feedforward control method described above. And the content on the right side, that is, the external force term, is 0
Then, the left side becomes 0, and the relative response of the structure 3 in relation to the ground 6 becomes 0. In other words, as shown in FIG. moves together with the ground 6, resulting in a damping effect in which there is no relative displacement with respect to the ground 6, or the relative displacement can be reduced. In other words, in the graph showing the relationship between the transmissibility and the vibration frequency shown in FIG.
Unlike A), it is possible to obtain a damping effect with a transmissibility of 1 for any frequency component of an earthquake (in the figure, B
).

そこで(1)式の右辺=0として、アクチュエータ9の
制振力Pで式を整理すると、次のように表わされる。
Therefore, when the right side of equation (1) is set as 0 and the equation is rearranged using the damping force P of the actuator 9, it is expressed as follows.

P=mi       ・・・(2) この制御式(2)によれば構造物3が地震の影響を受け
ない、すなわち地震入力そのものを打消す制振制御が実
行されることになる。このような制振制御方式によれば
、構造物3の相対系に対する応答量が0となるので構造
物3はあたがも地盤6と一体の剛体となって地動と全く
同一に動くこととなり、地動に対する構造物3の加速度
増幅がカットされて構造物3の損傷を防止することがで
きる。
P=mi (2) According to this control formula (2), the structure 3 is not affected by the earthquake, that is, vibration damping control is executed to cancel the earthquake input itself. According to such a damping control method, the response amount of the structure 3 to the relative system becomes 0, so the structure 3 becomes a rigid body integrated with the ground 6 and moves in exactly the same way as the ground motion. , the acceleration amplification of the structure 3 due to ground motion is cut, and damage to the structure 3 can be prevented.

以上の説明は構造物3の割振に関するものであるが、被
支承床15の場合には、上記(2)式中のmを被支承床
15を含む振動系固有の質量とし、父を構造床14の応
答加速度として取扱えば良い。
The above explanation relates to the allocation of the structure 3, but in the case of the supported floor 15, m in the above equation (2) is the mass specific to the vibration system including the supported floor 15, and the father is the structural floor. 14 response acceleration.

他方、構造物3の応答量を基に制御を行なうフィードバ
ック制御について考えると、この制御法は現在アクチュ
エータ9が構造物3に加えている制振力に対してその後
加えるべき制振力の増分を構造物3の応答量から求めて
制御するものであり、最終的には構造物3の応答量を0
にしてゆく、すなわち上記(1)式の左辺をOに収束さ
せてゆくものである。構造物3で現在検出される応答量
は制振力を入力した結果として上記(1)および(2)
式から、次のように表現される。
On the other hand, when considering feedback control that performs control based on the amount of response of the structure 3, this control method calculates the increment of the damping force that should be applied afterwards to the damping force that the actuator 9 is currently applying to the structure 3. It is controlled based on the response amount of structure 3, and ultimately the response amount of structure 3 is set to 0.
In other words, the left side of equation (1) above is converged to O. The amount of response currently detected in structure 3 is the result of inputting the damping force as described in (1) and (2) above.
From the formula, it can be expressed as follows.

−(m某+C大+kx)   ・・・(3)この応答量
と現在構造物3に実際に加わっている力との差がOとな
るようにアクチュエータ9の制振力を加えれば、上述し
たフィードフォワード制御におけると同じ制振効果を得
ることができる。
-(m certain + C large + kx) ... (3) If the damping force of the actuator 9 is added so that the difference between this response amount and the force actually applied to the structure 3 at present becomes O, then the above-mentioned The same damping effect as in feedforward control can be obtained.

これを式で表わすと、次のようになる。This can be expressed as a formula as follows.

P=F−(m*+cM+kx)  +・+ (4)P:
アクチュエータ9の制振力 F:構造物3に実際に加わっている力 m:構造物3を含む振動系固有の質量 C:構造物3を含む振動系固有の減衰係数に:構造物3
を含む振動系固有の剛性 に:構造物3の地盤に対する応答加速度X:構造物3の
地盤に対する応答速度 X:構造物3の地盤に対する応答変位 このように表現された制御式(4)であっても、これを
フィードバック制御に採用して必要制振力Pをできる限
り0に近付けるように制御することにより、上述のフィ
ードフォワード制御の場合と同様な制振効果を得ること
ができる。
P=F-(m*+cM+kx) +・+ (4) P:
Damping force F of actuator 9: Force m actually applied to structure 3: Mass C specific to the vibration system including structure 3: Damping coefficient specific to the vibration system including structure 3: Structure 3
The inherent stiffness of the vibration system including: Response acceleration of structure 3 to the ground X: Response speed of structure 3 to the ground X: Response displacement of structure 3 to the ground The control equation (4) expressed in this way is However, by employing this in the feedback control and controlling the required damping force P to be as close to 0 as possible, it is possible to obtain the same damping effect as in the case of the feedforward control described above.

以上の説明は構造物3の制振に関するものであるが、被
支承床15の場合には、上記(4)式中の各制御値を次
のようにして取扱えば良い。
The above explanation relates to vibration damping of the structure 3, but in the case of the supported floor 15, each control value in the above equation (4) may be handled as follows.

P:アクチュエータ9の制振力 F:被支承床15に実際に加わっている力m:被支承床
15を含む振動系固有の質量C:被支承床15を含む振
動系固有の減衰係数に:被支承床15を含む振動系固有
の剛性父:被支承床15の静止系に対する応答加速度■
:被支承床15の静止系に対する応答加速度■:被支承
床15の静止系に対する応答変位以上説明したように、
長周期性を有する免振構造物3若しくは構造物3内の特
定の床構造(被支承床15)をアクチュエータ9から加
えられる制振力Pで制振するに際し、新たに導出された
上記(2)、(4)式を制御関数としてアクチュエータ
9の制振力Pの制御を行なうことにより、構造物3が地
震の影響を受けない、すなわち地震人力そのものを打消
す制振制御を達成することができ、このような制振制御
方式によれば構造物3の相対系に対する応答量が0とな
るので構造物3はあたかも地盤6と一体の剛体となって
地動と全く同一に動くこととなり、地動に対する構造物
3の加速度増幅がカットされて構造物3の損傷を防止す
るという優れた割振効果を得ることができる。
P: Damping force of actuator 9 F: Force actually applied to the supported floor 15 m: Mass specific to the vibration system including the supported floor 15 C: Damping coefficient specific to the vibration system including the supported floor 15: Specific rigidity of the vibration system including the supported floor 15: Response acceleration of the supported floor 15 to the static system ■
: Response acceleration of the supported floor 15 to the static system ■ : Response displacement of the supported floor 15 to the static system As explained above,
When damping the vibration isolation structure 3 having a long periodicity or a specific floor structure (supported floor 15) within the structure 3 with the damping force P applied from the actuator 9, the newly derived above (2) ), by controlling the damping force P of the actuator 9 using equation (4) as a control function, the structure 3 is not affected by the earthquake, that is, it is possible to achieve vibration damping control that cancels the earthquake force itself. According to such a damping control method, the response amount of the structure 3 to the relative system becomes 0, so the structure 3 becomes a rigid body integrated with the ground 6 and moves in exactly the same way as the ground motion, and the ground motion An excellent distribution effect can be obtained in that the acceleration amplification of the structure 3 relative to the structure 3 is cut and damage to the structure 3 is prevented.

(発明の効果) 以上要するに本発明に係る制振方法によれば、地盤上に
長周期化手段を介して免振支持された構造物を、または
構造物の床部性を構成し構造物と共に振動する構造床上
に長周期化手段を介して免振支持された被支承床を、ア
クチュエータが発生する制振力で制振するに際して、新
たに導出された制御関数でアクチュエータの制振力の制
御を行なうことにより、構造物が地震の影響を受けない
、すなわち地震入力そのものを打消す制振制御を達成す
ることができ、このような制振制御方式によれば構造物
の相対系に対する応答量が0となるので構造物はあたか
も地盤と一体の剛体となって地動と全く同一に動くこと
となり、地動に対する構造物の加速度増幅がカットされ
て構造物の損傷を防止するという優れた制振効果を得る
ことができる。
(Effects of the Invention) In summary, according to the vibration damping method according to the present invention, a structure that is vibration-isolated supported on the ground via a long period lengthening means, or a structure that constitutes a floor part of a structure and When damping a supported floor that is vibration-isolated and supported on a vibrating structural floor via a long period lengthening means with a damping force generated by an actuator, the damping force of the actuator is controlled using a newly derived control function. By performing this, it is possible to achieve vibration damping control in which the structure is not affected by earthquakes, that is, to cancel the earthquake input itself. According to this vibration damping control method, the amount of response of the structure to the relative system can be achieved. becomes 0, so the structure becomes a rigid body integrated with the ground and moves in exactly the same way as the ground motion, which reduces the amplification of the structure's acceleration in response to ground motion, resulting in an excellent vibration damping effect that prevents damage to the structure. can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の制振方法の実施に採用される装置の概
略構成図、第2図は構造物を制振する場合の具体的構成
図、第3図は免振構造を構造物内の特定の床構造に適用
して制振する場合の具体的構成図、第4図及び第5図は
それぞれ本発明の制振方法に対応させたフィードフォワ
ード制御方式並びにフィードバック制御方式の回路構成
図、第6図は地震に対する構造物の制振効果を説明する
模式図、第7図は本発明の制振方法を採用した場合のグ
ラフ、第8図は従来の割振機構を示す構成図である。 3・・・構造物      6・・・地 盤7・・・長
周期化手段   9・・・アクチュエータ14・・・構
造床     15・・・被支承法特許出願人    
  株式会社  大 林 組代  理  人     
    弁理士  −色  健  捕間       
     弁理士  松  本  雅  利一  24
 −
Figure 1 is a schematic configuration diagram of a device adopted to carry out the vibration damping method of the present invention, Figure 2 is a specific configuration diagram when damping a structure, and Figure 3 is a diagram of the vibration isolation structure installed inside the structure. 4 and 5 are circuit diagrams of a feedforward control method and a feedback control method corresponding to the vibration damping method of the present invention, respectively. , FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the vibration damping effect of a structure against earthquakes, FIG. 7 is a graph when the vibration damping method of the present invention is adopted, and FIG. 8 is a configuration diagram showing a conventional vibration allocation mechanism. . 3... Structure 6... Ground 7... Long cycle lengthening means 9... Actuator 14... Structural floor 15... Supported method patent applicant
Osamu Obayashi Co., Ltd.
Patent attorney - Ken Iro
Patent Attorney Masaru Matsumoto 24

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)地盤上に長周期化手段を介して免振支持された構
造物を、アクチュエータが発生する制振力で制振するに
際して、地盤の地動加速度を予め検出し、該地動加速度
により下式によって上記アクチュエータの制振力をフィ
ードフォワード制御するようにしたことを特徴とする制
振方法。 式 P=m■ P:アクチュエータの制振力 m:構造物を含む振動系固有の質量 ■:地動加速度
(1) When damping a structure that is supported on the ground with vibration isolation via a long-period means, the ground motion acceleration of the ground is detected in advance and the following formula is used based on the ground motion acceleration. A vibration damping method characterized in that the vibration damping force of the actuator is subjected to feedforward control. Formula P=m ■ P: Actuator damping force m: Mass inherent to the vibration system including the structure ■: Ground acceleration
(2)地盤上に長周期化手段を介して免振支持された構
造物を、アクチュエータが発生する制振力で制振するに
際して、地震入力並びに上記アクチュエータからの制振
力の作用により上記構造物に実際に加わっている力及び
それに基づく該構造物の応答量を検出し、これら諸検出
値により下式によって上記アクチュエータの制振力をフ
ィードバック制御するようにしたことを特徴とする制振
方法。 式 P=F−(m■+c■+kx) P:アクチュエータの制振力 F:構造物に実際に加わっている力 m:構造物を含む振動系固有の質量 c:構造物を含む振動系固有の減衰係数 k:構造物を含む振動系固有の剛性 ■:構造物の地盤に対する応答加速度 ■:構造物の地盤に対する応答速度 x:構造物の地盤に対する応答変位
(2) When damping the vibration of a structure supported on the ground with vibration isolation via a long-period means, using the damping force generated by the actuator, the structure is affected by the earthquake input and the damping force from the actuator A vibration damping method characterized in that the force actually applied to an object and the response amount of the structure based on the force are detected, and the vibration damping force of the actuator is feedback-controlled using the following formula based on these detected values. . Formula P=F-(m■+c■+kx) P: Damping force of actuator F: Force actually applied to the structure m: Mass specific to the vibration system including the structure c: Specific to the vibration system including the structure Damping coefficient k: Stiffness inherent to the vibration system including the structure ■: Response acceleration of the structure to the ground ■: Response speed of the structure to the ground x: Response displacement of the structure to the ground
(3)構造物の床部分を構成し該構造物と共に振動する
構造床上に長周期化手段を介して免振支持された被支承
床を、アクチュエータが発生する制振力で制振するに際
して、構造床の応答加速度を予め検出し、該構造床の応
答加速度により下式によって上記アクチュエータの制振
力をフィードフォワード制御するようにしたことを特徴
とする制振方法。 式 P=m■ P:アクチュエータの制振力 m:被支承床を含む振動系固有の質量 ■:構造床の応答加速度
(3) When damping the supported floor, which is vibration-isolated and supported via a long-period means on a structural floor that constitutes the floor portion of a structure and vibrates together with the structure, using the damping force generated by the actuator, A vibration damping method characterized in that the response acceleration of the structural floor is detected in advance, and the damping force of the actuator is feedforward controlled using the response acceleration of the structural floor according to the following equation. Formula P=m P: Damping force of actuator m: Mass inherent to the vibration system including the supported floor ■: Response acceleration of the structural floor
(4)構造物の床部分を構成し該構造物と共に振動する
構造床上に長周期化手段を介して免振支持された被支承
床を、アクチュエータが発生する制振力で制振するに際
して、地震入力並びに上記アクチュエータからの制振力
の作用により上記被支承床に実際に加わっている力及び
それに基づく該被支承床の応答量を検出し、これら諸検
出値により下式によって上記アクチュエータの制振力を
フィードバック制御するようにしたことを特徴とする制
振方法。 式 P=F−(m■+c■+kx) P:アクチュエータの制振力 F:被支承床に実際に加わっている力 m:被支承床を含む振動系固有の質量 c:被支承床を含む振動系固有の減衰係数 k:被支承床を含む振動系固有の剛性 ■:被支承床の構造床に対する応答加速度 ■:被支承床の構造床に対する応答速度 x:被支承床の構造床に対する応答変位
(4) When damping the supported floor, which is vibration-isolated and supported via a long-period means on a structural floor that constitutes the floor portion of a structure and vibrates together with the structure, using the damping force generated by the actuator, The force actually applied to the supported floor due to the earthquake input and the action of the damping force from the actuator and the response amount of the supported floor based on it are detected, and based on these detected values, the control of the actuator is calculated using the following formula. A vibration damping method characterized by feedback control of vibration force. Formula P=F-(m■+c■+kx) P: Damping force of actuator F: Force actually applied to the supported floor m: Mass specific to the vibration system including the supported floor c: Including the supported floor Damping coefficient specific to the vibration system k: Stiffness specific to the vibration system including the supported floor ■: Response acceleration of the supported floor to the structural floor ■: Response speed of the supported floor to the structural floor x: Response of the supported floor to the structural floor displacement
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11159193A (en) * 1997-11-27 1999-06-15 Shimizu Corp Active type damping floor device

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